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2014 Fiscal Year Annual Research Report

脂肪酸結合タンパク質のあいまいな分子認識の構造基盤

Research Project

Project/Area Number 24681045
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

松岡 茂  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 特任准教授 (60456184)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords脂肪酸 / タンパク質 / 分子認識 / 固体NMR / 等温滴定熱量測定 / 分子動力学計算
Outline of Annual Research Achievements

本研究はヒト心筋脂肪酸結合タンパク質(FABP3)の脂肪酸認識機構の構造基盤を解明する。前年度までにリポソームを用いた脂肪酸-FABP3親和性解析によりFABP3が10-18炭素の幅広い鎖長の脂肪酸に高い親和性を示すことを明らかにした。また、X線共結晶解析からこの鎖長適合には結合サイト内の水分子クラスターが関与することが判明した。
本年度は分子動力学計算を行い、幅広い鎖長選択性の分子機構を調査した。その結果、結合サイト内の水分子には明確に役割の異なる2つのクラスターがあり、弱い水素結合を形成するクラスターが、エネルギー損失なく脂肪酸アルキル鎖で容易に置換されることで、FABP3の幅広い鎖長適合を可能としていることが明らかとなった。一方、強い水素結合ネットワークを形成するクラスターは、脂肪酸アルキル鎖の侵入を防ぎ、20炭素以上の極長鎖脂肪酸の結合を弱めることが示唆された。これらの結果から、FABP3による脂肪酸鎖長選択の分子機構を合理的に説明する事が可能となった。
このほかに、生体温度における分子動力学計算から脂肪酸非結合状態のFABP3は大きな構造揺らぎを持ち、結合サイトの出入口を大きく開くことで脂肪酸の取り込みを容易にすることを示した。また、NMR、IRラマン、中性子回折を用いたアルキル鎖コンフォメーション解析に有用な光学活性な[2H-13C-13C-2H]標識脂肪酸の合成法を確立した。
これらの成果は、脂質メディエータなどのタンパク質-リガンド認識およびそれを標的とした創薬に資すると期待される。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (17 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Centerband-only analysis of rotor-unsynchronized spin-echo for measurement of lipid 31P chemical shift anisotropy.2015

    • Author(s)
      Yuichi Umegawa, Toshiyuki Yamaguchi, Michio Murata, Shigeru Matsuoka*
    • Journal Title

      Magn. Reson. Chem.

      Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1002/mrc.4247

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Molecular Dynamics Simulations of Heart-type Fatty Acid-binding Protein in Apo and Holo Forms, and Hydration Structure Analyses in the Binding Cavity.2015

    • Author(s)
      Daisuke Matsuoka, Shigeru Sugiyama, Michio Murata, Shigeru Matsuoka*
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. B

      Volume: 119 Pages: 114-127

    • DOI

      10.1021/jp510384f

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Water-mediated recognition of simple alkyl chains by heart-ype fatty acid-binding protein.2015

    • Author(s)
      Shigeru Matsuoka, Shigeru Sugiyama, Daisuke Matsuoka, Mika Hirose, Sebastien Lethu, Hikaru Ano, Toshiaki Hara, Osamu Ichihara, S. Roy Kimura, Satoshi Murakami, Hanako Ishida, Eiichi Mizohata, Tsuyoshi Inoue, Michio Murata
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 54 Pages: 1508-1511

    • DOI

      10.1002/anie.201409830

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Phosphatidylcholine bearing 6,6-dideuterated oleic acid: A useful solid-state 2H NMR probe for investigating membrane properties.2015

    • Author(s)
      Jin Cui, Sebastien Lethu, Tomokazu Yasuda, Shigeru Matsuoka, Nobuaki Matsumori, Fuminori Sato, Michio Murata
    • Journal Title

      Bioorg. Med. Chem.

      Volume: 25 Pages: 203-206

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2014.11.072

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 脂肪酸結合タンパク質のアルキル鎖認識機構2015

    • Author(s)
      松岡茂
    • Organizer
      日本薬学会第135年会シンポジウム・脂質活性構造研究の最前線
    • Place of Presentation
      神戸学院大学(神戸)
    • Year and Date
      2015-03-25 – 2015-03-28
    • Invited
  • [Presentation] 脂肪酸結合タンパク質のアルキル鎖長認識機構2015

    • Author(s)
      松岡茂
    • Organizer
      第25回創薬情報研究会・Structure Based Drug Design (SBDD)を活用したメディシナルケミストリー
    • Place of Presentation
      キャンパスプラザ京都(京都)
    • Year and Date
      2015-03-04
    • Invited
  • [Presentation] 化学シフト異方性測定に基づくバクテリオロドプシン-周辺脂質の親和性評価2014

    • Author(s)
      梅川雄一, 川竹悟史, 松岡茂, 村田道雄
    • Organizer
      第53回NMR討論会
    • Place of Presentation
      大阪大学コンベンションセンター(大阪)
    • Year and Date
      2014-11-04 – 2014-11-06
  • [Presentation] 多成分脂質膜のCSA測定2014

    • Author(s)
      松岡茂, 梅川雄一, 村田道雄
    • Organizer
      第53回NMR討論会
    • Place of Presentation
      大阪大学コンベンションセンター(大阪)
    • Year and Date
      2014-11-04 – 2014-11-06
  • [Presentation] 脂肪酸アナログを用いたヒト心筋型脂肪酸結合タンパク質FABP3のリガンド認識機構の解明2014

    • Author(s)
      原利明, 廣瀬未果, 石田英子, 阿野光, 垣之内啓介, 松岳大輔, 松岡茂, 井上豪, 村田道雄, 杉山成
    • Organizer
      平成26年度日本結晶学会年会
    • Place of Presentation
      東京大学農学部(東京)
    • Year and Date
      2014-11-01 – 2014-11-03
  • [Presentation] 生物固体試料の局所構造解析2014

    • Author(s)
      松岡茂
    • Organizer
      新学術領域「天然物ケミカルバイオロジー, 分子標的と活性制御」 第6回若手研究者ワークショップ
    • Place of Presentation
      千里ライフサイエンスセンター(大阪)
    • Year and Date
      2014-10-29
    • Invited
  • [Presentation] Synthesis of diyne-labelled sphingomyelin and evaluation of its raft-like domain formation by 2H NMR2014

    • Author(s)
      Jin Cui, Shigeru Matsuoka, Masanao Kinoshita, Fuminori Sato, Michio Murata, Jun Ando, Hiroyuki Yamakoshi, Kosuke Dodo, Katsumasa Fujita, Mikiko Sodeoka
    • Organizer
      15th Tetrahedron Symposium - Asian Edition
    • Place of Presentation
      シンガポール(シンガポール)
    • Year and Date
      2014-10-28 – 2014-10-31
  • [Presentation] 再構成バクテリオロドプシンの機能性評価と固体NMR解析2014

    • Author(s)
      川竹悟史, 梅川雄一, 松岡茂, 村田道雄, 園山正史
    • Organizer
      第56回天然有機化合物討論会
    • Place of Presentation
      高知県立県民文化ホール(高知)
    • Year and Date
      2014-10-15 – 2014-10-17
  • [Presentation] Bacteriorhodopsin-phospholipid interactions as viewed by solid-state NMR2014

    • Author(s)
      Yuichi Umegawa, Satoshi Kawatake, Shigeru Matsuoka, Michio Murata
    • Organizer
      XXVIth International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
    • Place of Presentation
      ダラス(アメリカ)
    • Year and Date
      2014-08-24 – 2014-08-29
  • [Presentation] Use of α, β-unsaturated mandelate esters for the synthesis and easy reading by NMR of deuteration reaction enantiopurity2014

    • Author(s)
      Sebastien Lethu, Shigeru Matsuoka, Michio Murata
    • Organizer
      Chirality 2014
    • Place of Presentation
      プラハ(チェコ)
    • Year and Date
      2014-07-27 – 2014-07-30
  • [Presentation] 分子動力学シミュレーションを通じて調べたFABP3結合ポケット内の水素結合場とそれが蛋白質構造に与える影響2014

    • Author(s)
      松岳大輔, 松岡茂, 廣瀬未果, 新山真由美, 佐藤文憲, 溝端栄一, 井上豪, 杉山成, 村田道雄
    • Organizer
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      ワークピア横浜(横浜)
    • Year and Date
      2014-06-25 – 2014-06-27
  • [Presentation] 超高分解能構造解析によるFABP3の脂肪酸認識機構の解明2014

    • Author(s)
      杉山成, 松岡茂, 廣瀬未果, 原利明, 松岳大輔, 溝端栄一, 村上聡, 井上豪, 村田道雄
    • Organizer
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      ワークピア横浜(横浜)
    • Year and Date
      2014-06-25 – 2014-06-27
  • [Remarks] 水で脂肪を“あいまい”に見分けていた!

    • URL

      http://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2015/20150107_1

URL: 

Published: 2016-06-01  

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